【科技前沿】基於矽的半導體晶片在電子製造領域的應用已經不斷加強

【科技前沿】基於矽的半導體晶片在電子製造領域的應用已經不斷加強

在世界各地,生活幾乎在一夜之間發生了變化。工作場所和學校關門,飛機停飛,人們被困在自己的房屋內。

但是,儘管冠狀病毒引起的破壞已將世界許多經濟體推向衰退的邊緣,但一種經常被忽視的材料在防止局勢進一步惡化方面發揮了作用。

多虧了基於矽的半導體,全世界已經將Covid-19視為一種非常現代的流行病。

儘管印在矽晶片上的電路可能很小,但在我們與Covid-19對抗並適應Covid-19的努力中,半導體晶片已成為一大挑戰。它們有用的電特性使半導體對電子製造至關重要。它們被發現存在於從通風機到智慧手機等各種物體中,對大流行期間的生活的各個方面都至關重要。

多虧了我們技術中的這些矽晶片,企業才能夠在線上轉移他們的運營並允許員工進行遠端工作。家庭與住在遠處的親人一起進行了影片通話,而老師們則遠端授課。

與此同時,科學家們在網際網路上共享了有關新病毒的研究和資料,以前所未有的規模協作應對全球健康威脅。用於診斷受Covid-19感染者和呼吸機的基因測序儀,用於診斷最嚴重的疾病,需要依靠它們內部的半導體來工作。每部智慧手機中的微晶片也使跟蹤和追蹤與感染者接觸過的人成為可能。

根據Quartz Corp的說法,該公司的高質量石英採石場生產全球數字裝置中使用的大部分矽,採礦業務並未受到大流行的干擾。這也適用於其他地雷。諮詢公司麥肯錫(McKinsey)的半導體業務負責人昂德里·伯卡奇(Ondrej Burkacky)說:“矽礦開採業務在很大程度上不受大流行的影響。” “在全球範圍內運營非常穩定。”

但是,Covid-19震驚了半導體行業的其他領域。供應鏈的全球性意味著在大流行初期,邊界關閉,運輸停工和普遍的不確定性導致半導體生產陷入困境。

“ Covid暴露了該供應鏈中的一些漏洞,”位於紐約薩拉託加的GlobalFoundries工廠總經理Peter Benyon說。該公司購買由石英砂製成的高純度矽晶片,作為晶片的基礎材料。製造設施(或業界稱為“ fab”)將電路印刷到矽片上以生產這些晶片。對於來自韓國或日本的專用工具,“在許多情況下,您不能只是轉身從其他地方購買它”。由於製造單個晶片可能涉及1,000個處理步驟,並且製造工具以24/7的速度執行,因此每個裝置都需要平穩執行。

就清潔度而言,晶圓廠有點像醫院手術室

在3月份由半導體工業協會(SIA)進行調查的公司中,有83%的公司報告其運營,研究或開發中斷。這主要是由於政府要求關閉設施(儘管某些政府,例如中國和美國,認為半導體行業的工人至關重要)。例如,在馬來西亞的某些地區,警察阻止員工進入設施。連鎖效應包括醫療呼吸機的半導體零件短缺。

對於GlobalFoundries而言,其最大的生產挑戰之一與新加坡的晶圓廠有關。這個特殊的工廠僱用了許多人,他們通常每天都會從馬來西亞過來。當新加坡政府關閉邊境時,工廠團隊迅速作出反應。他們為願意留在新加坡的馬來西亞工人租了大約100個酒店房間,併為馬來西亞人可以遠端工作的人購買了平板電腦。

對於其他晶圓廠而言,大流行在可能的情況下加快了向自動化和數字化流程的轉移。Benyon說,國際旅行的限制要求圍繞高階故障排除進行一些創新,這些故障通常會在工具發生故障或元件發生故障時親自發生。例如,他的工廠開始使用增強現實頭戴式耳機來接收製造商的實時故障查詢指導。

與經濟的許多部分不同,半導體行業的某些方面正在蓬勃發展。麥肯錫的Burkacky預計,“到2020年,整個半導體市場很可能增長5%”。有利的短期前景反映出該流行病如何加速了許多基於數字的解決方案,使人們可以遠端工作,線上學習以及透過螢幕諮詢醫生。沒有半導體,所有這些都是不可能的。

半導體行業依賴於高純度矽的供應,該矽被切割成晶圓,以便可以在其上印刷電路

Benyon說:“當我們陷入Covid形勢時,我們的需求確實出現了大幅增長。” Benyon說,GlobalFoundries的工廠在大流行前已經處於高產量,但“現在的需求已使我們達到了滿負荷生產”。

甚至在大流行使我們所有人都染上細菌之前,半導體制造廠就已經非常衛生。“在很多方面,我們在這裡都有優勢,”貝尼永說。晶圓廠“在清潔度上有點像醫院手術室”。為避免汙染,工作人員穿上從頭到腳的防護服,透過氣閘進出潔淨室。在這些嚴格控制的條件下,潔淨室中最大的雜散顆粒往往比冠狀病毒顆粒還要細。

同樣,以前在新加坡管理一家晶圓廠的Benyon在2003年Sars爆發後也擁有危機管理的經驗。這使我們做好了充分的準備。” 該劇本包括許多行業現在所熟悉的步驟,但是在冠狀病毒大流行的早期階段就更加新穎:暫停商務旅行,隔離訪問Covid-19熱點的人員,以及透過分班輪班減少現場人數,例如。(貝尼翁不是把他的工作轉移到其他地方的人之一。“我七個月沒有一天假,”他沮喪地說道。)

在大流行期間變得更加忙碌的另一個人是家禽農場主Beatrice Obuong。這位33歲的企業家在肯亞基蘇木與丈夫和三個孩子住在一起,並且養著80多隻雞。

在大流行期間,比阿特麗斯·歐本(Beatrice Obuong)求助於社交媒體來推銷和出售自己的雞

與許多其他組織一樣,這種大流行將Obuong的業務推向了數字化。在大流行之前,她將雞大量運往學校和旅館,事後給她付款。有時付款延遲,影響她計劃和發展業務的能力。

隨著冠狀病毒到達肯亞,與鎖定相關的中斷使她不再能夠依賴這些大型組織客戶。

因此Obuong必須努力解決這一問題。她求助於Facebook為她的雞做廣告,並獲得了源源不斷地直接從她的農場收集食物的個人客戶。這意味著她的運輸成本下降了,而她的現金流變得更加可靠了。在非政府組織“實踐行動”的支援下,她計劃擴大其規模,增加一個孵化器和孵化場,使她能夠賣出一天大的雛雞。

Obuong說,她的網際網路使用發生了變化,因為“自大流行開始以來,我完全依靠社交媒體來推銷我的業務”。她的經驗證明了數字訪問的變革潛力。

當然,並非所有工作都可以線上完成,網際網路對許多人來說仍然無法訪問-估計全球仍有36億人仍然無法上網。

確實,這種流行病已經“強調了連通性問題”,智囊團研究ICT非洲的Anri van der Spuy指出。從沒有遠端授課所需裝置的兒童,到不知道如何使用其裝置線上訪問資訊的老年人,這種流行病加劇並引起了人們對數字不平等現象的關注。

智慧手機已經成為追蹤和追蹤冠狀病毒病例的重要組成部分

她警告說,應使用短期技術解決方案來抵禦更大的社會問題,例如離線性別不平等–世界上有52%的女性無法上網,而男性只有42%。還有一些主要的基礎設施障礙阻礙了持續的連通性,例如南非行動網路運營商數量有限,這正在推高資料價格。

她認為,為實現更可持續的數字整合,需要注意連線性帶來的潛在風險,從網路安全漏洞到虛假資訊。van der Spuy說,與數字訪問同樣重要,“確實非常重要……確保不僅有數字選項,而且總是有離線選項”。

例如,在Covid時代,那些沒有借記卡或信用卡的人可能會因為衛生原因而難以從無現金的公司購買商品。在封鎖初期出現的互助團體通常最初是依靠透過社交媒體獲得支援並提供支援的。很明顯,許多有需要的人不是網際網路的大使用者,因此有必要採用低技術的替代方法,例如列印和分發傳單。

顯然,還需要做更多的工作,以確保每個人都能從半導體在我們這個瞬息萬變的現代世界中提供的優勢中受益。但是,將它們視為理所當然也是容易的。如果沒有用從石英中提取的矽製成的微晶片,這種流行病可能會大不相同。

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